新型涡节消声单元的消声特性与空气动力特性研究

发布时间：2022-10-03 17:48

　　噪音污染是世界四大污染之一,环境中的噪音对人类的生理和心理都会造成伤害。随着全球汽车保有量的上升,汽车的排气噪音成为了环境中的主要噪音源。如何在有限的安装空间内设计结构简单,消声性能优异的汽车消声器以减少排气噪音成为了研究者和技术人员亟待解决的问题。抗性消声器通过内部截面的突变或旁接共振腔的方式衰减声波的能量,具有结构简单,低成本的特点,被广泛运用于汽车的排气系统中。本文基于一种新型涡节管的结构特点,首次建立了在光滑的抗性消声单元上加工涡节的涡节消声单元几何模型,使用数值模拟方法对其声学特性和空气动力特性进行研究。首先通过与光滑消声单元对比验证了涡节结构具有强化消声的效果,进一步研究了消声性能和相关机理。结果表明涡节结构能够有效地提高上限截止频率,加强高频传递损失的峰值。在此基础上,系统地分析研究了涡节穿孔管结构参数对涡节消声单元声学特性的变化规律。针对涡节膨胀腔和光滑穿孔管组成的消声单元,分析了涡节结构的几何参数涡节旋转角α,涡节间距s,涡节深度h和涡节宽度w的变化对消声单元的消声特性的影响,发现涡节旋转角α和涡节深度h是影响消声特性的主要结构参数。得到了各种几何参数适合的取值范围。... 

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 消声器声学数值模拟的研究现状
        1.2.2 消声器空气动力学性能研究
        1.2.3 新型消声结构的研究现状
    1.3 课题主要研究内容
2 抗性消声器基本理论与数值计算方法
    2.1 声学基本理论
        2.1.1 声压,声功率与声强
        2.1.2 声音强弱的评价
        2.1.3 声阻抗
    2.2 评价指标
        2.2.1 传递损失
        2.2.2 插入损失
        2.2.3 压力损失
        2.2.4 消声器的结构性能
    2.3 常见的消声结构
        2.3.1 共振消声单元
        2.3.2 简单扩张消声单元
        2.3.3 穿孔管
        2.3.4 穿孔管抗性消声器
    2.4 有限元法简介
        2.4.1 有限元法的计算步骤
        2.4.2 声学控制方程
        2.4.3 算法验证
    2.5 计算流体力学简介
        2.5.1 流场基本控制方程
        2.5.2 SST双方程湍流模型
        2.5.3 低雷诺数时的壁处理
        2.5.4 算法验证
    2.6 本章小结
3 穿孔管结构参数对涡节消声单元消声特性的影响
    3.1 涡节结构几何模型的建立
    3.2 边界条件与网格化分
    3.3 涡节消声单元的消声特性
    3.4 穿孔管结构参数对消声特性的影响
        3.4.1 穿孔管偏移位置的影响
        3.4.2 孔径的影响
        3.4.3 穿孔壁厚的影响
        3.4.4 穿孔率的影响
        3.4.5 打孔位置的影响
    3.5 本章小结
4 涡节的几何参数对消声性能的影响
    4.1 涡节旋转角的影响
    4.2 涡节深度的影响
    4.3 涡节间距的影响
    4.4 涡节宽度的影响
    4.5 涡节串联方式的消声特性
    4.6 本章小结
5 涡节的几何参数对空气动力学性能的影响
    5.1 几何模型与模拟方法
    5.2 涡节消声单元的内部流动特性
    5.3 涡节几何参数对压力损失的影响
        5.3.1 压力损失比的定义
        5.3.2 涡节深度的影响
        5.3.3 涡节旋转角的影响
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
附录
    A.作者在攻读学位期间发表的论文目录
    B.作者在攻读所示学位期间参与的科研项目
学位论文数据集
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]U型波纹管在抗性消声器中应用可行性的实验研究[J]. 薛飞,孙蓓蓓,陈建栋.  振动与冲击. 2018(20)
[2]U型波纹管声学传递损失的数值分析与实验验证[J]. 薛飞,孙蓓蓓,陈建栋,焦仁强.  振动与冲击. 2018(15)
[3]基于湍流分布特征系数的消声器压力损失模型[J]. 赵海军,李洪亮,张玉书,宋伟志,周辉,梁凯.  内燃机学报. 2018(03)
[4]汽车排气消声器几何结构参数对其声学性能的影响[J]. 曾建邦,廖连生,王志万,赵朝誉,刘方震,张书华,姜重庆.  华东交通大学学报. 2017(06)
[5]基于响应面法的听小骨消声器的优化设计[J]. 程军圣,余淏.  湖南大学学报(自然科学版). 2017(02)
[6]基于计算流体力学计算结果的穿孔管消声器声学性能研究[J]. 郭立新,范威.  机械工程学报. 2017(01)
[7]汽车消声器声学特性的声传递矩阵分析[J]. 宫建国,马宇山,崔巍升,金涛.  振动工程学报. 2010(06)
[8]穿孔板的声学厚度修正[J]. 康钟绪,季振林.  声学学报(中文版). 2008(04)
[9]排气消声器性能的数值模拟[J]. 陆森林,刘红光,曾发林,陈士安.  农业机械学报. 2006(07)
[10]直通穿孔管消声器声学性能计算及分析[J]. 季振林.  哈尔滨工程大学学报. 2005(03)

博士论文
[1]基于CFD仿真和试验的抗性消声器研究[D]. 胡效东.山东大学 2007

硕士论文
[1]新型涡节强化换热管管内传热与流动阻力特性研究[D]. 陈思锴.重庆大学 2018
[2]排气消声器多场性能分析与优化[D]. 谭延峥.南京航空航天大学 2018
[3]汽车排气消声器性能研究及设计开发[D]. 林光典.华南理工大学 2015
[4]局部结构因素对抗性消声器性能影响的研究[D]. 白儒.山东大学 2014
[5]赫姆霍兹消声器的消声性能研究[D]. 刘文文.哈尔滨工业大学 2010



本文编号：3684538